BEtRIEBStECHnIK - Österreichische Chemie-Zeitschrift

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100 Jahre Düngemittel aus der Luft
Im September 1913 ging bei der
BASF in Ludwigshafen die erste Produktionsanlage
zur industriellen Synthese
von Ammoniak in Betrieb
Auch 100 Jahre nach dem gefeierten
Beginn der industriellen Produktion
der Grundchemikalie Ammoniak
ist ein Besuch der beiden Ammoniakfabriken
der BASF in Ludwigshafen
beein druckend. Wenn man vor dem
etwa 20 Meter hohen Reaktor der älteren
Anlage steht und an die elementaren
Urgewalten denkt, mit denen
darin Stickstoff und Wasserstoff
zu Ammoniak reagieren, erfasst man
die Bedeutung dieses wissenschaftlich-technischen
Durchbruchs. Das Haber-Bosch-Verfahren
zur Ammoniaksynthese,
das hier im September 1913
erstmals erfolg reich umgesetzt wurde,
war der entscheidende Schritt ins
Zeitalter der Mineraldünger. Es bildete
eine wichtige Grundlage für die
Entwicklung der Industriegesellschaft
und sichert bis heute die Ernährung
von Milliarden Menschen. Der Hochdruckreaktor
vor uns ist ein Urenkel
des von Carl Bosch entwickelten Apparates,
deutlich größer zwar, aber
von ähnlicher Gestalt. Nebenan, in
der neueren Anlage, lässt die weiterentwickelte
Verfahrenstechnik weniger
sichtbare historische Parallelen
zu. Die beiden Ammoniak-Fabriken
zusammen produzieren pro Tag mehr
als 2.000 Tonnen der begehrten Verbindung
NH 3
.
„Die Realisierung der industriellen
Ammoniaksynthese war mit hohen
unternehmerischen Risiken verbunden
und erforderte viel Durchhaltevermögen“,
betont der Produktionsleiter
Michael Mauß. „Verfahren und
Apparate für diese bahnbrechende
Technologie mussten von Grund
auf neu entwickelt werden.“ Dieser
Wagemut bescherte dem wachsenden
Chemieunternehmen BASF ein
zweites wichtiges Standbein: Zur bis
dahin überwiegenden Herstellung
von Farbstoffen kam die Produktion
von Düngemitteln. „Die gewonnenen
Erfahrungen mit der Hochdrucktechnologie
und die Fortschritte in der
Katalyse-Forschung ermöglichten in
den folgenden Jahrzehnten weitere
innovative Produktionsverfahren, wie
etwa die Methanol-Synthese“, ergänzt
Mauß. Und die enge Zusammenarbeit
von Chemikern und Ingenieuren bei
der Entwicklung komplexer Prozesse,
das Zusammenwirken von Naturwissenschaft
und Technik, wurde zum Garanten
des anhaltenden Erfolges der
BASF.
Die Grundlagen zur „Synthese von
Ammoniak aus dessen Elementen“
legte Professor Fritz Haber ab 1904 mit
seinen Arbeiten an der Technischen
Hochschule Karlsruhe. Die großtechnische
Umsetzung der Ammoniaksynthese,
mit der die BASF 1909
Carl Bosch betraute, brachte dann zunächst
ungeahnte Probleme mit sich.
Denn das Hochdruckverfahren erforderte
Drücke und Temperaturen, die
das bisher technisch Übliche erheblich
überstiegen. Dem hielten die ersten
Apparaturen nicht stand, ihre Stahlreaktoren
zerbarsten. Der in Metallurgie
erfahrene Chemiker Bosch stieß
beim genauen Studium der verwendeten
Metalle schließlich auf die Ursache:
Der heiße, unter hohem Druck
stehende Wasserstoff löste den für die
Festigkeit maßgeblichen Kohlenstoff
aus den Stahlwänden, die dadurch
weich und gleichzeitig spröde wurden.
Bosch meisterte die Aufgabe, indem
er die Apparate innen mit einem
dünnen, kohlenstoffarmen Weicheisenfutter
auskleidete und Löcher in
die drucktragende Stahlwand bohrte.
So konnte der in den Werkstoff eingedrungene
Wasserstoff nach außen
entweichen, ohne Schäden anzurichten.
Für die innovative Hochdrucktechnik
brauchte man weitere Bauteile,
die nirgendwo erhältlich waren, also
selbst konstruiert und getestet werden
mussten. Deshalb gründete die BASF
BASF in Österreich
BASF ist das führende
Chemie-Unternehmen der
Welt: The Chemical Company.
Mit rund 110.000 Mitarbeitern
bedient die BASF
Kunden und Partner in fast
allen Ländern der Welt.
In Österreich ist BASF seit über
125 Jahren als kompetenter Partner
aller wichtigen Branchen präsent
und zählt zu den führenden Unternehmen
am österreichischen Chemiemarkt.
Die Produkte der BASF
vertreiben im Land die BASF Österreich
GmbH, die BASF Performance
Products GmbH, die PCI Österreich
und die BASF Coatings Services
GmbH. In Österreich erzielte BASF
im Jahr 2011 einen Umsatz von 490
Millionen €. 
Wien ist darüber hinaus
Sitz des BASF-Business-Centers
Europe Central, das 15 Länder
Zentral- und Osteuropas umfasst.
www.basf.at
1912 den ersten Materialprüfbetrieb
der chemischen Industrie.
„Auch heute noch fahren wir bei
der industriellen Produktion von Ammoniak
an der Grenze des Möglichen.
Die Herausforderungen an Material
und Technik der Produktionsanlage
sind bei diesen Hochdrucksynthesen
enorm“, zieht Dr. Jürgen Korkhaus,
der Leiter der Werkstofftechnik, die
Parallele zur Gegenwart. „Schon kleine
Schwankungen im Prozess können
eine große Materialbelastung bedeuten.
Deshalb müssen Auslegung und
Verarbeitung der einge setzten Apparate
äußerst sorgfältig erfolgen.“ Der
Reaktor der neueren Ammoniakfabrik,
in dem das Synthesegasgemisch über
einem Katalysatorbett bei mehr als
400 Grad Celsius und mehr als 150
Bar Druck zu Ammoniak reagiert, besitzt
eine 15 Zentimeter dicke Wand
aus einem hochfesten Stahl. Dessen
weiterentwickelte Legierung widersteht
dem Druckwasserstoff, so dass
das legendäre Futterrohr heute verzichtbar
ist.
Auch der Rohstoff für die Erzeugung
des Synthesegases ist heute ein
anderer: In den ersten Dekaden des
Haber-Bosch-Verfahrens bereiteten die
zahlreichen Mitarbeiter ein Bett aus
glühendem Koks und leiteten Wasserdampf
darüber. Heute nutzen die Ammoniakfabriken
Erdgas als Rohstoff
und Energieträger, das damit auch den
Einer der ersten Ammoniakreaktoren der
BASF steht heute als Denkmal gegenüber
der Konzernzentrale. In diesem Reaktor wurden
in 55 Jahren mehr als 800.000 Tonnen
Ammoniak hergestellt. Foto: BASF – The
Chemical Company, 2013
6 Österreichische Chemie Zeitschrift 2/2013